بسیاری از وسایل اطراف ما مثل کامپیوتر، تلویزیون یا گوشی های هوشمند وابسته به فیزیک الکترومغناطیس هستند. این فیزیک تحولی شگرف در جهان ما ایجاد نموده و می توان به جرات این را بیان نمود که آسایش امروز ما تا حد زیادی مدیون پیشرفت شگفت انگیز این شاخه علم است.
نخستین بار اندیشمندان یونان باستان از جمله تالس، پی بردند که اگر قطعه ای از کهربا مالش داده شده؛ سپس به خرده های کاه نزدیک شود؛ آن خرده ها جذب کهربا می شوند. قرن ها بعد از یونانیان، تحقیقات دانشمندان غربی قرون هفده و هجده پس از میلاد نقش بسزایی در توسعه این علم داشتند و با چگونگی رفتار الکتریکی و مغناطیسی اجسام مختلف آشنا شدند.
بار الکتریکی
در یک روز خشک، یک میله شیشه ای را با ابریشم مالش می دهیم و از نخی که به مرکزش گره خورده آویزان می کنیم؛ سپس میله شیشه ای دیگری را با ابریشم مالش داده، به میله اول نزدیک می کنیم. دو میله از یکدیگر دور می شوند در حالی که هیچ تماس، باد یا صوتی وجود ندارد که عامل این کار باشد.
در آزمایشی دیگر میله دوم را با میله ای پلاستیکی که با پارچه پشمی مالش داده، جایگزین می کنیم. این بار دو میله بدون هیچ عامل تماسی یا قابل مشاهده دیگری به یکدیگر نزدیک می شوند.
بنجامین فرانکلین (1790-1706) سیاستمدار، نویسنده، مخترع، دانشمند و از موسسین ایالات متحده آمریکا
دو نوع بار
آزمایش ها مشخص کرد که عامل دافعه در آزمایش اول یکی بودن بار ها و عامل جاذبه در آزمایش دوم مخالف بودن بارها با یکدیگر بود. این دو نوع بار توسط بنجامین فرانکلین به بارهای مثبت و منفی نامگذاری شدند. اگر ذره ای رفتار الکتریکی نداشته باشد انگار که مجموع بار های آن به توازن رسیده اند و صفر شده اند؛ پس اجسام خنثی از نظر بار نیز وجود دارد.
اینکه چرا اجسام ویژگی به نام بار دارند یا چرا بارالکتریکی بر دو نوع است (در حالیکه در ویژگی دیگر اجسام یعنی جرم، بنظر می رسد اجسام تنها می توانند جرم مثبت داشته باشند) سوالاتی است که هنوز پاسخ مشخصی برای آن وجود ندارد اما انگار که طبیعت پیرامون ما به اینگونه کار می کند.
ویژگی های بار
با توجه به اینکه موضوع بحث ما الکترواستاتیک (بار ها بدون حرکت نسبت به یکدیگرند یا دست کم سرعت بسیار کمی دارند) قاعده زیر در ربایش یا رانش اجسام باردار وجود دارد:
ذره هایی با علامت بار الکتریکی یکسان (همنام) یکدیگر را دفع می کنند و ذره هایی با علامت بار الکتریکی مخالف (ناهمنام) یکدیگر را جذب می کنند.
رسانا و عایق
موادی که در آن بار می تواند به آزادی حرکت کند رسانا و موادی که بار نمی تواند در آن ها به آزادی حرکت کند نارسانا یا عایق نامیده می شوند. فلزات یا بدن انسان رسانا و شیشه یا پلاستیک عایق اند.
کوانتیده بودن بار الکتریکی
بارالکتریکی مفهومی پیوسته نیست و گسسته است. هر عددی نمی تواند میزان بار خالص یک جسم یا ذره باشد بلکه مضربی صحیح از بار بنیادی (e) که میزان بار الکتریکی اندازه گیری شده یک الکترون یا یک پروتون است:
(1)
بار بنیادی مقدار تقریبی زیر را دارد:
یکای بار الکتریکی به افتخار دانشمند بزرگ فرانسوی و دستاورد های او در فیزیک الکتریسیته، کولن (C) انتخاب شده است.
*تمرین حل شده)
آیا ذره ای با بار q=2.403E-19 C می تواند وجود داشته باشد؟
خیر، بدلیل اینکه میزان بار ذکر شده در صورت سوال 1.5 برابر بار بنیادی است و این با کوانتیده بودن بار الکتریکی مغایرت دارد.
مسائل بیشتری می خواهید؟
بزودی